44、交通模拟中的智能驾驶模型与驾驶员差异分析

交通模拟中的智能驾驶模型与驾驶员差异分析

在交通模拟领域，微观交通模型起着至关重要的作用。它主要描述每一辆单独车辆在纵向的运动情况，模拟驾驶员面对周围交通状况时的反应，如加速、减速等操作。这些反应基于三种策略：在自由行驶状态下朝着期望速度加速的策略、接近其他车辆或障碍物时的制动策略，以及跟车时保持安全距离的策略。通常，微观交通模型假设人类驾驶员主要对前方直接相邻车辆的刺激做出反应，这就是所谓的“跟车”近似。

1. 智能驾驶模型（IDM）

智能驾驶模型（IDM）是一种确定性的跟车模型。和其他跟车模型一样，它以常微分方程的形式呈现，将空间和时间视为连续变量。该模型的加速度函数取决于实际速度 (v(t))、与前车的间距 (s(t)) 以及速度差 (\Delta v(t))。加速度被定义为速度对时间的导数，即 (\dot{v} := \frac{dv}{dt})。

1.1 IDM 加速度函数

IDM 的加速度是一个连续函数，涵盖了高速公路和城市交通中的各种驾驶模式。除了与前车的距离 (s) 和实际速度 (v) 外，它还考虑了速度差 (\Delta v)。在实际交通中，速度差对于稳定交通流、避免交通拥堵和追尾碰撞起着关键作用。IDM 的加速度函数如下：
(\frac{dv_{\alpha}}{dt} = f (s_{\alpha}, v_{\alpha}, \Delta v_{\alpha}) = a \left[ 1 - \left(\frac{v_{\alpha}}{v_0}\right)^{\delta} - \left(\frac{s^*(v_{\alpha}, \Delta v_{\alpha})}{s_{\alpha}}\right)^2 \r